栅极结构的制作方法技术

本发明专利技术提供一种栅极结构的制作方法。该制作方法包括：提供基底，基底上表面包括沿第一方向伸长且跨越多个有源区的多个第一区域、跨越第一区域的多个第二区域、以及位于相邻两个第一区域之间的第三区域；在基底的上表面形成栅极材料层和ONO层，ONO层包括第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层；刻蚀去除第二区域上的第二氧化物层和氮化物层，且至少保留第二区域上部分厚度的第一氧化物层；刻蚀去除第三区域上的ONO层，且在该刻蚀过程中，第二区域上的第一氧化物层作为牺牲层；至少以第一区域上保留的氮化物层为掩模，刻蚀栅极材料层以形成栅极。如此，栅极的制造成本较低，且避免了有机底层结构层的刻蚀工艺窗口较窄的问题。层结构层的刻蚀工艺窗口较窄的问题。层结构层的刻蚀工艺窗口较窄的问题。

【技术实现步骤摘要】
栅极结构的制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种栅极结构的制作方法。

技术介绍

[0002]目前，在40nm及其以下技术节点上，应用于关键层次的光刻工艺，由于其所需的分辨率指标已经超过现有的光学光刻平台的极限能力，业界采用了多种技术方案来解决该技术问题，而根据ITRS路线图所示，双重图形化技术（Double Patterning Technology，简称 DPT）、极紫外线技术（EUV）、电子术直写（EBL）等技术方案都被业界寄予了厚望。其中，双重图形化技术是将一套高密度的电路图形分解拆分为两套或多套密集度较低的电路图，然后分别制作光刻版，并逐次完成相应曝光和刻蚀工艺，最终合并形成最初需求的高密度图形。
[0003]图1为一种半导体结构的布局图（Layout）。如图1所示，半导体结构包括基底100，基底100中形成有有源区（AA）和隔离有源区的隔离区，可将基底100的上表面划分出第一区域100a、第二区域100b和第三区域100c，第一区域100a跨越多个有源区，第二区域100b位于有源区之间的隔离区上且跨越第一区域100a，相邻两个第一区域100a之间的区域为第三区域100c，第二区域100b部分与第一区域100a交叠，第二区域100b的其余部分与第三区域100c交叠。在该基底100上制作栅极时，利用了双重图形化技术，具体包括以下S01至S04。
[0004]图2示出了半导体结构上形成ONO层后的平面图，图3示出了沿图2中BC线所示位置的局部剖视图。
[0005]步骤S01，参考图2和图3，在基底100上依次形成栅氧化层101、多晶硅层102和ONO层103，以及在ONO层103上形成图形化的第一光刻胶层（图中未示出）。
[0006]步骤S02，如图4所示，以第一光刻胶层为掩模，刻蚀去除第三区域100c上的ONO层103且保留第一区域100a上的ONO层103，其中，为了示图清晰可分辨，图4未示出多晶硅层102。
[0007]图5示出了基底上形成有机底层结构层和SHB层后沿图4中BC线所示位置的局部剖视图。图6示出了刻蚀有机底层结构层和SHB层后沿图4中BC线所示位置的局部剖视图。图7示出了基底上形成有机底层结构层和SHB层后沿图4中DE线所示位置的局部剖视图。图8示出了刻蚀有机底层结构层和SHB层后沿图4中DE线所示位置的局部剖视图。
[0008]步骤S03，参考图5和图7，在基底100上依次形成有机底层结构层104（Organic Dielectric Layer，ODL）、SHB（Si
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O
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based Hard Mask）层105和图形化的第二光刻胶层106，第二光刻胶层106具有与第二区域100b对应的开口107；以第二光刻胶层106为掩模，向下刻蚀SHB层105和有机底层结构层104，如图6所示，露出第二区域100b上的ONO层103；由于第三区域100c上的有机底层结构层104比相邻的第一区域100a上的有机底层结构层104厚，如图8的虚线框所示，第二区域100b与第三区域100c交叠位置上保留有部分厚度的有机底层结构层104；如图6和图8所示，在刻蚀SHB层105和有机底层结构层104的过程中，第二光刻胶层106被损耗去除，且位于第二光刻胶层106下方的SHB层105也会损耗部分厚度。
[0009]步骤S04，继续向下刻蚀去除第二区域100b上的ONO层103，使得第一区域100a上的
ONO层103被隔断，如图9所示，至此ONO层103的图形化处理完成，其中，去除第二区域100b上的ONO层103的过程中，第二区域100b与第三区域100c交叠位置上保留的有机底层结构层104保护下方的多晶硅层，图9未示出多晶硅层；接着，以ONO层103为掩模，对多晶硅层102进行图形化处理，形成多晶硅栅极。
[0010]在上述形成多晶硅栅极的过程中，在步骤S03中，如果图8所示的虚线框内有机底层结构层104保留的厚度过厚，步骤S04刻蚀去除第二区域100b上的ONO层103时，聚合物（polymer）容易堆积在有机底层结构层104的侧壁上，会增加ONO层残留，进而会造成多晶硅层残留而导致多晶硅栅极桥连（Bridge）；而步骤S03中，如果图8所示的虚线框内有机底层结构层104保留的厚度过薄，步骤S04刻蚀去除第二区域100b上的ONO层103时，容易损伤多晶硅层102，如图10所示，后续在刻蚀多晶硅层102时容易过刻蚀而损伤多晶硅层102下的栅氧化层101，增加了有源区点蚀（pitting）的概率，影响半导体器件的性能。可见，在上述形成多晶硅栅极的过程中，有机底层结构层104的刻蚀工艺窗口较窄，工艺稳定性较差；而且，由于有机底层结构层和SHB层的成本较高，形成多晶硅栅极的过程中使用了有机底层结构层和SHB层，提高了生产成本。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种栅极结构的制作方法，不需要使用有机底层结构层和SHB层，制造成本较低且工艺窗口较大。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供一种栅极结构的制作方法。所述栅极结构的制作方法包括：提供基底，所述基底中具有隔离区和由所述隔离区限定的多个有源区；所述基底的上表面包括沿第一方向伸长的多个第一区域、沿第二方向伸长的多个第二区域、以及位于相邻两个所述第一区域之间的第三区域，每个所述第一区域跨越多个所述有源区，每个所述第二区域跨越所述第一区域，每个所述第二区域的部分与所述第一区域重叠且其余部分与所述第三区域重叠；在所述基底的上表面形成栅极材料层以及位于所述栅极材料层上的ONO层，ONO层包括自下而上堆叠的第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层；在所述ONO层上形成图形化的第一掩模层，以所述图形化的第一掩模层为掩模，刻蚀去除每个所述第二区域上的第二氧化物层和氮化物层，且至少保留所述第二区域上部分厚度的第一氧化物层；去除所述图形化的第一掩模层；形成图形化的第二掩模层，以所述图形化的第二掩模层为掩模，刻蚀去除所述第三区域上的ONO层；在刻蚀去除所述第三区域上的ONO层的过程中，所述第二区域上保留的第一氧化物层作为牺牲层保护下方的栅极材料层，且所述第三区域上栅极材料层的上表面露出时，露出所述第二区域上栅极材料层的上表面；以所述第一区域上保留的ONO层为掩模，刻蚀所述栅极材料层以形成栅极。
[0013]可选的，所述形成图形化的第二掩模层的方法包括：形成覆盖所述ONO层的无定形碳层、覆盖所述无定形碳层的底部抗反射层、以及覆盖所述底部抗反射层的第二光刻胶层；对所述第二光刻胶层进行曝光和显影，形成图形化的第二掩模层。
[0014]可选的，所述刻蚀去除所述第三区域上的ONO层的方法包括：以所述图形化的第二
掩模层为掩模，刻蚀所述第三区域上的底部抗反射层、无定形碳层和ONO层直至露出所述第三区域上栅极材料层的上表面。
[0015]可选的，通过调整所述无定形碳层的厚度和/或调整刻蚀去除所述第三区域上的ONO层的过程中的刻蚀条件，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅极结构的制作方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底中具有隔离区和由所述隔离区限定的多个有源区；所述基底的上表面包括沿第一方向伸长的多个第一区域、沿第二方向伸长的多个第二区域、以及位于相邻两个所述第一区域之间的第三区域，每个所述第一区域跨越多个所述有源区，每个所述第二区域跨越所述第一区域，每个所述第二区域的部分与所述第一区域重叠且其余部分与所述第三区域重叠；在所述基底的上表面形成栅极材料层以及位于所述栅极材料层上的ONO层，ONO层包括自下而上堆叠的第一氧化物层、氮化物层和第二氧化物层；在所述ONO层上形成图形化的第一掩模层，以所述图形化的第一掩模层为掩模，刻蚀去除每个所述第二区域上的第二氧化物层和氮化物层，且至少保留所述第二区域上部分厚度的第一氧化物层；去除所述图形化的第一掩模层；形成图形化的第二掩模层，以所述图形化的第二掩模层为掩模，刻蚀去除所述第三区域上的ONO层；在刻蚀去除所述第三区域上的ONO层的过程中，所述第二区域上保留的第一氧化物层作为牺牲层保护下方的栅极材料层，且所述第三区域上栅极材料层的上表面露出时，露出所述第二区域上栅极材料层的上表面；以及以所述第一区域上保留的ONO层为掩模，刻蚀所述栅极材料层以形成栅极。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成图形化的第二掩模层的方法包括：形成覆盖所述ONO层的无定形碳层、覆盖所述无定形碳层的底部抗反射层、以及覆盖所述底部抗反射层的第二光刻胶层；以及对所述第二光刻胶层进行曝光和显影，形成图形化的第二掩模层。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱梦媚，尹记红，许宗能，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：